[发明专利]基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统及方法；该系统包括爬壁机器人、大功率等离子切割电源、等离子切割枪、励磁电源、切割枪磁约束装置、视觉传感装置、空气压缩系统、水冷系统和集控系统；等离子切割枪、切割枪磁约束装置和视觉传感装置均设置在爬壁机器人上；切割枪磁约束装置包括电磁场发生模块；各个电磁场发生模块分别连接有导磁件；所有导磁件沿等离子切割枪的喷嘴外侧布设，通过励磁电源调节各个电磁场发生模块产生的电磁场来将等离子切割枪产生的等离子弧柱压缩成扁平状、并调节扁平状等离子弧柱的方向。该系统可实现大型构件自动化切割、切割能量集中度高、切割能力增强、切割端口窄、对材料损耗度减小。

技术领域

本发明涉及焊接、切割等材料加工和自动化装备技术领域，更具体地说，涉及一种基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统及方法。

背景技术

随着我国船舶、舰艇、海底隧道、跨海大桥、油气钻井平台等涉海装备制造业的发展，越来越多的大型海洋工程成功实施和服役，为我国建设成海洋强国提供了基础保障。恶劣的海洋环境对这些海工装备的使用寿命提出了严重挑战，疲劳、腐蚀、磨损等已成为海工装备损伤、破坏失效的主要原因。此外，这些大型的海工装备往往存在建造周期长、建造成本高、施工难度大等特点，对这些在役海工装备进行定期的检测和维护是延长海工装备服役寿命、保证海工装备安全可靠运行的重要举措。

对海工装备中的局部受损部件或部位进行去除、更换、连接是当前海工装备的一种普遍的运维方式。而切割作为海工装备局部去除的重要方法，当前主要还是通过搭建脚手架或者从高处悬挂“蜘蛛人”携带火焰切割工具完成局部去除。这种应用于海工装备局部去除的方法是一种“高危”、“低效”工作方法，主要存在以下几点弊端：一是切割精度不高，切割速度慢，切割效率低；二是火焰切割对操作工人对火焰的把控的依赖程度大，难以实现对火焰气体配比、流量等的自动精确控制；三是对施工的工人的生命安全带来极大挑战。因此迫切需要一种能够应用于大型海工装备运维的自动切割方法和系统装备能够代替施工工人开展这些危险工作，完成局部去除任务。

中国实用新型专利（公告号：CN 211361005 U）公开了一种可移动等离子切割装置，该装置包括等离子控制柜、等离子切割机、导轨、切割枪、支撑架；等离子控制柜设置在导轨上并可进行前后移动，贯穿等离子控制柜的悬臂上设置切割枪，悬臂可进行左右移动。该装置实际为一种固定工作位的离子切割装置，切割范围仅限于装置工件架上的工件，而非户外大型构件上的工件的切割。暂未出现适用于户外大型构件工件切割的设备。

此外，现有等离子电源产生的等离子弧柱经切割枪喷嘴喷出之后，失去喷嘴的机械压缩作用，受外界空气和环境的影响压缩作用的电弧成为松散自由电弧，能量集中度差，导致切割能力差，切割后产生的切口宽度较大，会损耗大量材料，切割效率和切割精度有很大的提升空间。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统及方法；该切割系统可实现大型构件自动化切割、切割能量集中度高、切割能力增强、切割端口窄、对材料损耗度减小。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：包括：爬壁机器人、大功率等离子切割电源、等离子切割枪、励磁电源、切割枪磁约束装置、视觉传感装置、空气压缩系统、水冷系统和集控系统；

所述爬壁机器人、大功率等离子切割电源、励磁电源、视觉传感装置、空气压缩系统和水冷系统分别与集控系统信号连接；大功率等离子切割电源还与等离子切割枪连接；励磁电源还与切割枪磁约束装置连接；

所述水冷系统分别与所述等离子切割枪和切割枪磁约束装置的进/出水口连接；所述空气压缩系统与等离子切割枪的进气口连接；